版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、皮帶輪的空載模態(tài)分析針對(duì)皮帶輸送機(jī)常采用的減速機(jī),V帶,皮帶輪的驅(qū)動(dòng)方式,為保證整機(jī)運(yùn)行安全可靠,在進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)時(shí),就必須考慮關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)的合理性。因此,在進(jìn)行皮帶輪設(shè)計(jì)時(shí),采用通用的有限元Ansys進(jìn)行受力分析,將有效的避免設(shè)計(jì)的失誤。一問題描述 本例考慮的是受旋轉(zhuǎn)載荷下的皮帶輪,因此應(yīng)考慮皮帶輪離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析,求解出該皮帶輪的前5階固有頻率及其對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型。皮帶輪截面形狀如圖所示,該皮帶輪安裝在某轉(zhuǎn)軸上以1480r/min的速度高速旋轉(zhuǎn)。皮帶輪使用的材料為鑄鐵(鑄鐵使用時(shí)溫度不會(huì)很高,皮帶不容易打滑),相關(guān)參數(shù)為:彈性模量EX2.4E5Mpa,泊松比PRXY0.3,密度
2、DENS7.8E-9Tn/mm3。 1-16關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo):1(26, 0, 0) 2(26, 74, 0) 3(34, 74, 0) 4(34, 94, 0)5(110, 94, 0) 6(110,86,0) 7(88,78.85,0) 8(88,61.15,0)9(110,54) 10(110,46,0) 11(88,38.85,0) 12(88,21.15,0)13(110,14,0) 14(110,6,0) 15(36,6,0) 16(36,0,0)RS=3二分析具體步驟1. 定義工作名、工作標(biāo)題、過濾參數(shù)定義工作名:Utility menu > File > Jobname&
3、gt;pidailun工作標(biāo)題:Utility menu > File > Change Title>110906352. 選擇單元類型本例將選用六面體結(jié)構(gòu)實(shí)體單元來分析,但在建模過程中需要使用四邊形平面單元,所有需要定義兩種單元類型:PLANE42和SOLID45,具體操作如下:Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete“ Structural Solid”“ Quad 4node 42” Apply( 添加PLANE42為1號(hào)單元)“ Structural Solid”“ Quad 8
4、node 45” ok( 添加六面體單元SOLID45為2號(hào)單元)因?yàn)檎麄€(gè)模型是軸對(duì)稱的,為簡(jiǎn)化模型,減少分析時(shí)的計(jì)算量,所以采用Ansys軟件提供的二維軸對(duì)稱單元plane42號(hào)單元 3. 設(shè)置材料屬性由于要進(jìn)行的是考慮離心力引起的預(yù)應(yīng)力作用下的皮帶輪的模態(tài)分析,材料的彈性模量EX和密度DENS必須定義。 定義材料的彈性模量EXMain Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic彈性模量 EX2.4E5泊
5、松比 PRXY0.3 定義材料的密度DENSMain Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>densityDENS =7.8E-94. 實(shí)體建模對(duì)于本實(shí)例的有限元模型,首先需要建立皮帶輪的截面幾何模型,然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,最后通過截面的有限元網(wǎng)格掃描出整個(gè)皮帶輪的有限元模型。具體的操作過程如下。 創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)操作:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS列出各點(diǎn)坐標(biāo)值Ut
6、ility menu >List > Keypoints >Coordinate only 由關(guān)鍵點(diǎn)生成線的操作:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > In Active Coord 建立圓角:Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Lines Fillet 生成面:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Cr
7、eate >Areas >Arbitrary >By Lines(逆時(shí)針選線)5.劃分網(wǎng)絡(luò)Main Menu >Preprocessor >Meshing >MeshTool對(duì)全局進(jìn)行設(shè)置。單擊Size Controls (尺寸控制區(qū))全局設(shè)置項(xiàng)(Global)的Set按鈕,將彈出Global Element Sizes單元尺寸全局設(shè)置對(duì)話框在對(duì)話框中輸入Element edge Length (單元邊長(zhǎng)度)為6。單擊Size Controls (尺寸控制區(qū)) Lines (線設(shè)置項(xiàng))的按鈕,將彈出Element Size on Picked Lines (
8、在所選線上定義單元尺寸)的拾取對(duì)話框。 用鼠標(biāo)左鍵在圖形輸出窗口中拾取圓角對(duì)應(yīng)的線。 單擊ok按鈕,將彈出Element Size on Picked Lines (在所選線上定義單元尺寸)對(duì)話框,在對(duì)話框中輸入No. of element divisions (每條線將要分成的單元數(shù))為1,設(shè)定圓角處對(duì)應(yīng)的線只分一個(gè)單元。(由于是模態(tài)分析,只要能反應(yīng)出需要知道的前幾階模態(tài)就行,而不需要知道具體的應(yīng)力值,所以不需要對(duì)此處進(jìn)行單元細(xì)化。) 對(duì)分網(wǎng)進(jìn)行控制。在分網(wǎng)控制區(qū)的Mesh下拉框中選定分網(wǎng)類型為Area (面),Shape (網(wǎng)格形狀)設(shè)置為Quad (四邊形),分網(wǎng)方式設(shè)置為Free (自
9、由分網(wǎng))。 對(duì)面進(jìn)行分網(wǎng)。在MeshTool (分網(wǎng)工具)對(duì)話框中單擊Mesh按鈕,將彈出Mesh Aeras (對(duì)面劃分網(wǎng)格)拾取對(duì)話框。從圖形輸出窗口中拾取創(chuàng)建的面,單擊ok按鈕。完成網(wǎng)格劃分。 6. 掃掠出整個(gè)皮帶輪的有限元模型 通過將面繞軸旋轉(zhuǎn)成有限元實(shí)體模型的功能,將前面建立的皮帶輪截面有限元網(wǎng)格,圍繞定義的旋轉(zhuǎn)軸掃掠成整個(gè)皮帶輪的實(shí)體有限元模型。具體的操作過程如下。 定義旋轉(zhuǎn)軸??梢酝ㄟ^定義旋轉(zhuǎn)軸所在軸線上的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來,指定旋轉(zhuǎn)軸的位置。Main Menu >Preprocessor >Modeling >Create >Key points >In
10、 Active CS生成兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)25、26。關(guān)鍵點(diǎn)25:X,Y,Z位置分別為0,-10,0關(guān)鍵點(diǎn)26:X,Y,Z位置分別為0,10,0 設(shè)置單元生成選項(xiàng)Main Menu >Preprocessor >Modeling >Operate >Extrude >Elem Ext Opts,彈出Element Extrusion Options (單元擠出選項(xiàng))對(duì)話框,在對(duì)話框中的Element type number (單元類型序號(hào))下拉框中選擇2號(hào)單元SOLID45。 單元尺寸選項(xiàng)中的分割單元數(shù)(VAL1 NO. Elem Divs)設(shè)置為18,即在擠壓出的每個(gè)體
11、上將沿周向被分成18份。拉伸比例為0,保持等截面拉伸。將Clear area(s) after ext (刪除原始面)設(shè)置為Yes,在擠壓的單元完成之后將刪除原來的面以及其上的單元。 單擊ok按鈕,完成對(duì)單元選項(xiàng)的設(shè)置。 繞軸旋轉(zhuǎn)截面Main Menu >Preprocessor >Modeling >Operate >Extrude >Areas >About Axis,將彈出Sweep Areas about Axis (繞軸掃描面)的拾取對(duì)話框。從圖形輸出窗口中選擇創(chuàng)建好的平面網(wǎng)格,單擊拾取對(duì)話框中的按鈕。然后從圖形窗口中選取定義旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)鍵點(diǎn)25,2
12、6,單擊ok按鈕,將彈出Sweep Areas about Axis對(duì)話框,在對(duì)話框中輸入旋轉(zhuǎn)角度為(Arc length in degrees)360,No. of volume segments(一周創(chuàng)建體的數(shù)目)為4,單擊ok按鈕。創(chuàng)建如圖所示的整個(gè)盤的有限元模型。 觀察創(chuàng)建的網(wǎng)格形式。Utility Menu >Plot >Element,圖形窗口中將會(huì)顯示出由平面網(wǎng)格掃掠而成的實(shí)體單元網(wǎng)格情況。存盤,pidailun_3D。至此,完成了創(chuàng)建皮帶輪有限元模型的所有工作。7. 節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)變換 根據(jù)皮帶輪的工作情況其約束條件為盤心軸向和周向約束,這種約束條件在直角坐標(biāo)系下無法定
13、義,而柱坐標(biāo)下可以非常方便地定義。根據(jù)ANSYS程序中坐標(biāo)系的定義規(guī)則,需要將柱坐標(biāo)系的Z軸和旋轉(zhuǎn)軸重合,Y軸表示轉(zhuǎn)角,X軸表示徑向。ANSYS程序提供的全局柱坐標(biāo)系不滿足要求。通常可以有兩種辦法來解決這個(gè)問題:a.將所建有限元模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使其軸向和柱坐標(biāo)Z軸方向一致。b.重新建立一個(gè)柱坐標(biāo)系使其的Z向和旋轉(zhuǎn)軸一致。本實(shí)例采用第二種方法。具體操作過程如下: Utility Menu >WorkPlane >Offset WP by Increments,彈出Offset WP (工作平面偏移)菜單,拖動(dòng)Degrees滑動(dòng)條,將Degrees (旋轉(zhuǎn)角度)值設(shè)置為90。單擊按鈕,使工
14、作平面繞Y軸正向旋轉(zhuǎn)90度,單擊ok按鈕,將工作平面的WZ軸和總體坐標(biāo)系的X軸方向重合,。 在工作平面原點(diǎn)創(chuàng)建柱坐標(biāo)系。Utility Menu >WorkPlane >Local Coordinate Systems >Create Local CS >At WP Origin,將彈出Create Local CS at WP Origin (在工作平面原點(diǎn)創(chuàng)建本地坐標(biāo)系)對(duì)話框,Ref number of new coord sys (新坐標(biāo)系的參考序號(hào))缺省值為11,一般就使用缺省值,也可自己設(shè)定。在Type of coordinate system(坐標(biāo)系類型)
15、下拉框中選取Cylindrical 1 (柱坐標(biāo)系),其它設(shè)置為缺省值。 單擊ok按鈕。將完成要求的柱坐標(biāo)系的創(chuàng)建,并且將新建坐標(biāo)系定義為當(dāng)前激活坐標(biāo)系。 將所有節(jié)點(diǎn)移到當(dāng)前柱坐標(biāo)系中。Main Menu >Preprocessor >Modeling >Create >Nodes >Rotate Node CS >To Active CS將彈出Rotate Nodes into CS菜單。在菜單中單擊按鈕,將所有的節(jié)點(diǎn)都移到當(dāng)前激活柱坐標(biāo)系下。 8. 進(jìn)行靜力分析 由于對(duì)皮帶輪模態(tài)的分析需要考慮離心力引起的應(yīng)力對(duì)模態(tài)的影響,所以需要先對(duì)其進(jìn)行靜力分析,求解
16、出離心力產(chǎn)生的應(yīng)力,及其對(duì)剛度陣的影響,將結(jié)果寫入數(shù)據(jù)庫(kù)文件。有預(yù)應(yīng)力的皮帶輪靜力分析具體過程如下。 指定分析類型及分析選項(xiàng) aMain Menu >Solution >New Analysis“Static”bMain Menu >Solution >Soln Controls,將彈出求解控制(Solution Controls)對(duì)話框。單擊標(biāo)簽“Basic”,在Calculate Prestress effects選項(xiàng)前打“”。打開預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)。單擊OK 定義邊界條件和轉(zhuǎn)速 對(duì)于本實(shí)例分析的皮帶輪,由安裝條件知道其邊界條件應(yīng)該是,在皮帶輪盤心的節(jié)點(diǎn)軸向和周向固定,而徑
17、向自由。其離心載荷是由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的,因此需要在分析時(shí)指定皮帶輪的旋轉(zhuǎn)速度,具體操作過程如下: a將要加載模型放大。在圖形窗口中選取盤心部分,對(duì)其進(jìn)行放大,以便在加載時(shí)能夠準(zhǔn)確地選擇所要加載的模型元素(本實(shí)例為節(jié)點(diǎn))。 b定義約束Main Menu >Solution >Define Loads >Apply >Structural >Displacement >On Nodes,將彈出Apply U,ROT on Nodes (給節(jié)點(diǎn)施加約束)對(duì)話框,單擊對(duì)話框中的Circle單選按鈕,選用圓形區(qū)域選擇方式(因?yàn)樾枰s束的為盤心節(jié)點(diǎn))。 將光標(biāo)移至盤心,
18、按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)光標(biāo),在圖形窗口中將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)選擇用的圓形選擇框隨光標(biāo)移動(dòng),當(dāng)圓形框剛好將盤心所有的第一排節(jié)點(diǎn)選中,而沒有選擇第二排節(jié)點(diǎn)時(shí),放開按鈕。將會(huì)將所有盤心的節(jié)點(diǎn)選中,后面的約束也將施加在這些節(jié)點(diǎn)上。單擊ok按鈕,將彈出Apply U,ROT on Nodes (給節(jié)點(diǎn)施加約束)的對(duì)話框,在對(duì)話框的DOFs to be constrained (被約束自由度)列表框中選擇UY,UZ兩個(gè)自由度,分別表示對(duì)周向和軸向施加約束。在Displacement value (位移約束值)文本框中輸入0(缺省值為:0)。 c定義轉(zhuǎn)速M(fèi)ain Menu >Solution >Define
19、 Loads >Apply >Structural >Inertia >Angular Velocity >Global,將彈出Apply angular velocity (角速度定義)對(duì)話框,在對(duì)話框中的Global Cartesian X-comp (繞總體坐標(biāo)系中X軸旋轉(zhuǎn)角速度)文本框中輸入155.00,指定皮帶輪的旋轉(zhuǎn)速度為155.00弧度/秒。單擊ok按鈕,完成對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度的定義。 存盤SAVE_DB。 進(jìn)行求解 Main Menu | Solution | Current LS Main Menu >General Postproc >P
20、lot Results >Contour Plot>Nodal Solu>DOF Solution>Displacement vector sum9進(jìn)行模態(tài)分析設(shè)定 由于模態(tài)分析時(shí)位移約束條件和進(jìn)行靜力分析時(shí)一樣,而靜力分析時(shí)所定義的轉(zhuǎn)速在模態(tài)分析時(shí)將被忽略,因此進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)再不需要重新定義邊條,可以直接進(jìn)入求解菜單進(jìn)行求解。 指定分析選項(xiàng) Main Menu >Solution >Analysis Type >New Analysis“Modal”(模態(tài)分析) 分析選型設(shè)定Main Menu >Solution >Analysis Ty
21、pe >Analysis Options將彈出模態(tài)分析選項(xiàng)對(duì)話框,在對(duì)話框中,指定Mode extraction method (模態(tài)提取方法)為Block Lanczos (分塊蘭索斯法),并指定No. of modes extract (提取模態(tài)的階數(shù))為10 ,將Expand mode shapes (模態(tài)擴(kuò)展)設(shè)置為“YES”,在No. of modes to expand (模態(tài)擴(kuò)展階數(shù))文本框中輸入10。這樣ANSYS程序在進(jìn)行模態(tài)求解的同時(shí)將完成模態(tài)的擴(kuò)展,不需要再單獨(dú)進(jìn)行模態(tài)擴(kuò)展。將Incl prestress effects (預(yù)應(yīng)力效應(yīng))設(shè)置為“YES”,這樣在進(jìn)行模
22、態(tài)分析時(shí)ANSYS程序?qū)?huì)把前面靜力分析中求解得到的離心力產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)剛度的影響考慮進(jìn)去。(重要) 單擊ok按鈕,將會(huì)彈出Block Lanczos Method (蘭索斯法模態(tài)分析選項(xiàng))對(duì)話框,在對(duì)話框中對(duì)模態(tài)提取的范圍進(jìn)行定義,一般定義的范圍要求將所關(guān)心的所有頻率都包含在指定的范圍之內(nèi),這里指定的值為:Start Freq (開始頻率)是0,End Frequency (結(jié)束頻率)是99999999。單擊ok按鈕,完成對(duì)分析選項(xiàng)的設(shè)置。 進(jìn)行求解 Main Menu | Solution | Current LS 10. 后處理 列出固有頻率 Main Menu >General Postproc >Results Summary,將列出皮帶輪的所有求解的固有頻率,在文本框里列出了皮帶輪的前10階固有頻率,可以看出有些頻率值相同,這是由于皮帶輪結(jié)構(gòu)和邊條都是對(duì)稱的,會(huì)出現(xiàn)振型和頻率相同但相位不同的情況。 觀察解得的模態(tài) 本實(shí)例中由于設(shè)置了對(duì)模態(tài)進(jìn)行擴(kuò)展,所以對(duì)于求得的每一階固有頻率,程序同時(shí)都求解了其對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型,來反映在該固有頻率時(shí),皮帶輪的各節(jié)點(diǎn)的位移情況??梢岳猛ㄓ煤筇幚砥鞣奖愕貙?duì)其進(jìn)行觀察和分析,并且可以對(duì)各階模態(tài)振型進(jìn)行動(dòng)畫顯示。具體操作過
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)升級(jí)服務(wù)合同
- 電子商務(wù)供應(yīng)鏈金融服務(wù)合同
- 車廂裝備租借合同范文
- 手寫春聯(lián)定制委托合同(2024年版)
- 三級(jí)分銷合同語言
- 汽車配件表面處理技術(shù)服務(wù)費(fèi)合同模板
- 幼兒美術(shù)油畫課程設(shè)計(jì)
- 幼兒園多種服裝課程設(shè)計(jì)
- 幼兒園語文領(lǐng)域課程設(shè)計(jì)
- 幼兒園觸覺手工課程設(shè)計(jì)
- 小兒全麻患者術(shù)后護(hù)理
- 黑龍江省哈爾濱市2023-2024學(xué)年八年級(jí)上學(xué)期語文期末模擬考試試卷(含答案)
- 理論力學(xué)(浙江大學(xué))知到智慧樹章節(jié)答案
- 云南省普通高中2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期1月期末學(xué)業(yè)水平考試技術(shù)試卷
- 2024年百科知識(shí)競(jìng)賽題庫(kù)及答案(共三套)
- JGJ-T490-2021鋼框架內(nèi)填墻板結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
- 2024年移動(dòng)解決方案經(jīng)理認(rèn)證考試題庫(kù)大全-中(多選題)
- 破碎錘項(xiàng)目營(yíng)銷計(jì)劃書
- 愚公移山英文 -中國(guó)故事英文版課件
- 國(guó)開經(jīng)濟(jì)學(xué)(本)1-14章練習(xí)試題及答案
- 三相橋式有源逆變電路的仿真Word版
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論